一种无电流反馈的稳定平台控制装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及自动控制技术领域，特别是属于一种无电流反馈的稳定平台控制装置及方法。
【背景技术】
[0002]稳定平台用于使载荷(如光学设备)能隔离载体的晃动，稳定平台的基座安装在载体上(如车、船、飞机等)，基座会随着载体的晃动而晃动；转轴另一端连接稳定平台载荷；电动机的定子固连在稳定平台基座上，转子安装在稳定平台载荷上，电动机用于提供力矩使得稳定平台载荷产生与基座方向相反的运动，使得载荷能够无视载体的各种晃动，从而达到稳定控制的目的。
[0003]现有技术中，一般在稳定平台控制系统中都会采用“电流环一速度环”的控制结构来达到抵抗反电动势和干扰力矩对载荷角位置的影响的目的；其中，电流环接收速度环输出作为指令，通过霍尔电流传感器输出来敏感反电动势，以此来抵消基座旋转生成的反电动势对载荷的干扰；速度环以外部控制信号为指令，通过陀螺输出来抵消机械环节干扰力矩对载荷的干扰，此过程中旋转变压器在系统中只用于测量载荷角位置，并不参与回路控制。
[0004]并且，为了达到更好的控制效果和实现更多的控制功能，现实中的做法是通过使用模拟电路来搭建电流环，然后以数字电路建立速度环；虽然，此种做法一定程度上提高了控制效果，但是因为模拟电路的抗干扰能力较差，会使得整个系统稳定性及准确性受到影响；并且此数字电路、模拟电路混合的模式会给硬件设计带来诸多限制与不便，致使其具有低可靠性、高成本的缺陷。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种无电流反馈的稳定平台控制装置及方法，以解决现有技术中数字电路、模拟电路混合导致的抗干扰能力差、可靠性低和成本高等缺陷。
[0006]为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的:
[0007]—种无电流反馈的稳定平台控制装置，包括:
[0008]测量模块、处理器模块和修正执行模块；
[0009]所述测量模块，用于测量转轴两端的相对角速度和稳定平台载荷相对于惯性空间的角速度；
[0010]所述处理器模块，用于根据所述转轴两端的相对角速度和稳定平台载荷相对于惯性空间的角速度得到反电动势输出值和校正输出值，并通过所述反电动势输出值和所述校正输出值得到修正值；
[0011]所述修正执行模块，用于根据所述修正值对稳定平台载荷角速度进行调整。
[0012]所述测量模块，具有旋转变压器单元和陀螺仪单元；
[0013]所述旋转变压器单元，用于测量转轴两端的相对角速度，根据所述转轴两端的相对角速度得到并输出与转轴两端的相对角速度相对应的电压值；
[0014]所述陀螺仪单元，用于测量稳定平台载荷相对于惯性空间的角速度，根据所述稳定平台载荷相对于惯性空间的角速度得到并输出稳定平台载荷相对于惯性空间的角速度值。
[0015]所述处理器模块包括:反电动势计算单元、校正输出单元和运算单元；
[0016]所述反电动势计算单元，具有第一接收子单元和计算子单元；所述第一接收子单元用于接收所述与转轴两端的相对角速度相对应的电压值，并将所述电压值换算为相对角速度值；所述计算子单元根据所述相对角速度值计算得出反电动势输出值；
[0017]所述校正输出单元，具有第二接收子单元和数字比例积分微分PID子单元；所述第二接收子单元用于接收稳定平台载荷相对于惯性空间的角速度值，所述数字PID子单元用于对所述稳定平台载荷相对于惯性空间的角速度值进行控制输出，得到校正输出值；
[0018]所述运算单元，用于根据所述反电动势输出值和所述校正输出值运算得到修正值。
[0019]所述反电动势计算单元为所述校正输出单元的负反馈通道；
[0020]所述运算单元执行所述电动势输出值和所述校正输出值的减法运算得到修正值。
[0021]所述修正执行模块包括:功率放大器和执行机构，所述功率放大器连接所述执行机构；
[0022]所述功率放大器，用于接收所述修正值并产生预设功率输出，以驱动执行机构运转或调整。
[0023]优选的，所述执行机构为电动机。
[0024]—种无电流反馈的稳定平台控制方法，所述方法包括:
[0025]测量转轴两端的相对角速度和稳定平台载荷相对于惯性空间的角速度；
[0026]根据所述转轴两端的相对角速度和稳定平台载荷相对于惯性空间的角速度得到反电动势输出值和校正输出值，并通过所述反电动势输出值和所述校正输出值得到修正值；
[0027]根据所述修正值对稳定平台载荷角速度进行调整。
[0028]所述测量转轴两端的相对角速度和稳定平台载荷相对于惯性空间的角速度之后，还包括:
[0029]根据所述转轴两端的相对角速度得到并输出与所述转轴两端的相对角速度相对应的电压值；
[0030]根据所述稳定平台载荷相对于惯性空间的角速度得到并输出稳定平台载荷相对于惯性空间的角速度值。
[0031]所述通过所述反电动势输出值和所述校正输出值得到修正值包括:
[0032]接收所述与转轴两端的相对角速度相对应的电压值，将所述电压值换算为相对角速度值，根据所述相对角速度值计算得出反电动势输出值；
[0033]接收稳定平台载荷相对于惯性空间的角速度值，对所述稳定平台载荷相对于惯性空间的角速度值进行控制输出，得到校正输出值；
[0034]根据所述反电动势输出值和所述校正输出值运算得到修正值。
[0035]所述根据所述修正值对稳定平台载荷角速度进行调整，包括:将所述修正值进行功率放大，驱动执行机构进行运转或调整
[0036]在本发明实施例提供的无电流反馈的稳定平台控制装置及方法中，以测量模块测量转轴两端的相对角速度和稳定平台载荷相对于惯性空间的角速度，并且处理器模块根据所述转轴两端的相对角速度和稳定平台载荷相对于惯性空间的角速度得到反电动势输出值和校正输出值，通过所述反电动势输出值和所述校正输出值进一步得到修正值；进而可以根据所述修正值对稳定平台载荷角速度进行调整。上述过程取消了现有技术中的模拟电流环控制，整个过程由数字电路实现，具有简化硬件设计、提高控制系统可靠性和降低成本的积极效果。
[0037]为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
【附图说明】
[0038]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0039]图1示出了本发明实施例所提供的一种无电流反馈的稳定平台控制装置结构示意图；
[0040]图2示出了本发明实施例所提供的一种无电流反馈的稳定平台控制装置处理器模块信号流示意图；
[0041]图3示出了本发明实施例所提供的一种无电流反馈的稳定平台控制装置信号流示意图；
[0042]图4示出了本发明实施例所提供的一种无电流反馈的稳定平台控制方法流程示意图；
[0043]附图标记说明如下:
[0044]110、测量模块；120、处理器模块；130、修正执行模块；210、校正输出单元；220、运算单元；230、反电动势计算单元；301、旋转变压器单元；302、第一接收子单元；303、计算子单元；304、陀螺仪单元；305、第二接收子单元；306、数字PID(比例proport1n、积分integrat1n、微分differentiat1n控制器)单元；307、功率放大器；308、执行机构。
【具体实施方式】
[0045]下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0046]本发明实施例提供了一种无电流反馈的稳定平台控制装置及方法，下面通过实施例进行描述。
[0047]如图1所示，本发明实施例所提供的一种无电流反馈的稳定平台控制装置，包括:测量模块110、处理器模块120和修正执行模块130 ;
[0048]所述测量模块110，用于测量转轴两端的相对角速度和稳定平台载荷相对于惯性空间的角速度；
[0049]上述惯性空间是指，在牛顿定律描述的运动或静止均是相对于一个特殊的参照系一惯性空间，如在一种应用场景中，本发明所使用的惯性空间可以是以地面作为参照的。
[0050]所述处理器模块120，用于根据所述转轴两端的相对角速度和稳定平台载荷相对于惯性空间的角速度得到反电动势输出值和校正输出值，并通过所述反电动势输出值和所述校正输出值得到修正值；
[0051]由于处理器模块的存在，使得上述根据所述转轴两端的相对角速度和稳定平台载荷相对于惯性空间的角速度得到反电动势输出值和校正输出值，和通过所述反电动势输出值和所述校正输出值得到修正值的工作过程均在处理器内完成，由此可以减少使用甚至不使用模拟电路，尽量避免需要进行模拟信号转换成数字信号或者数字信号转换成模拟信号的工作，进一步避免了因模拟电路与数字电路共同使用所带来的硬件电路设计的复杂性和存在诸多局限性的缺点，提高了控制系统的抗干扰能力，并且提高了控制系统的稳定性与可靠性，并且降低了成本。
[0052]所述修正执行模块130，用于根据所述修正值对稳定平台载荷角速度进行调整。
[0053]如图2、图3所示，上述测量模块110，具有旋转变压器单元301和陀螺仪单元304 ；
[0054]所述旋转变压器单元301，用于测量转轴两端的相对角速度，根据所述转轴两端的相对角速度得到并输出与转轴两端的相对角速度相对应的电压值。
[0055]在此，进一步对旋转变压器进行描述，旋转变压器是一种电磁式传感器，由定子和转子组成，其中定子绕组作为变压器的原边，接受励磁电压，转子绕组作为变压器的副边，通过电磁耦合得到感应电压，旋转变压器的原边、副边绕组随旋转变压器转